Ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն. Քիմիական ռեակցիաների ջերմային ազդեցության հաշվարկը

Ռեակցիայի ջերմությունը (ռեակցիայի ջերմությունը) արտանետվող կամ կլանված ջերմության քանակն է Q: Եթե ռեակցիայի ընթացքում ջերմություն է արձակվում, ապա նման ռեակցիան կոչվում է էկզոտերմիկ, եթե ջերմությունը ներծծվում է, ապա ռեակցիան կոչվում է էնդոթերմիկ:

Ռեակցիայի ջերմությունը որոշվում է թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի (սկիզբի) հիման վրա.որի համար մաթեմատիկական արտահայտությունն իր ամենապարզ ձևով քիմիական ռեակցիաներհավասարումն է.

Q = ΔU + рΔV (2.1)

որտեղ Q-ը ռեակցիայի ջերմությունն է, ΔU-ն փոփոխությունն է ներքին էներգիա, р - ճնշում, ΔV - ծավալի փոփոխություն:

Ջերմաքիմիական հաշվարկը բաղկացած է որոշելու ջերմային ազդեցությունռեակցիաներ.Համաձայն (2.1) հավասարման՝ ռեակցիայի ջերմության թվային արժեքը կախված է դրա իրականացման եղանակից։ Իզոխորիկ գործընթացում, որն իրականացվում է V = const-ում, ռեակցիայի ջերմությունը Q V =Δ U, isobaric գործընթացում p = const ջերմային ազդեցություն Q P =Δ Հ.Այսպիսով, ջերմաքիմիական հաշվարկն է vՌեակցիայի ընթացքում փոփոխության կամ ներքին էներգիայի կամ էթալպիայի քանակի որոշում: Քանի որ ռեակցիաների ճնշող մեծամասնությունը ընթանում է իզոբարային պայմաններում (օրինակ՝ սրանք բոլոր ռեակցիաներն են բաց անոթներում։ մթնոլորտային ճնշում), երբ կատարվում են ջերմաքիմիական հաշվարկներ, ΔН ... ԵթեΔ Ն<0, то реакция экзотермическая, если же Δ H> 0, ապա ռեակցիան էնդոթերմիկ է։

Ջերմաքիմիական հաշվարկները կատարվում են օգտագործելով Հեսսի օրենքը, ըստ որի պրոցեսի ջերմային ազդեցությունը կախված չէ դրա ուղուց, այլ որոշվում է միայն գործընթացի սկզբնական նյութերի և արտադրանքի բնույթով և վիճակով, կամ, ամենից հաճախ, Հեսսի օրենքի հետևանքը. ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հավասար է արտադրանքի առաջացման ջերմությունների (էնթալպիաների) գումարին` հանած ռեագենտների առաջացման ջերմությունների (էնթալպիաների) գումարը:

Հեսսի օրենքի հաշվարկներում օգտագործվում են օժանդակ ռեակցիաների հավասարումներ, որոնց ջերմային ազդեցությունները հայտնի են։ Հեսսի օրենքի հաշվարկներում գործողությունների էությունն այն է, որ հանրահաշվական գործողություններ են կատարվում օժանդակ ռեակցիաների հավասարումների վրա, որոնք հանգեցնում են անհայտ ջերմային ազդեցությամբ ռեակցիայի հավասարման։

Օրինակ 2.1... Ռեակցիայի ջերմության որոշումը՝ 2CO + O 2 = 2CO 2 ΔН -?

Որպես օժանդակ ռեակցիաներ օգտագործում ենք հետևյալ ռեակցիաները. 1) C + O 2 = C0 2;Δ H 1 = -393,51 կՋ և 2) 2C + O 2 = 2CO;Δ H 2 = -220,1 կՋ, որտեղΔ N / ևΔ Н 2 - օժանդակ ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունները: Օգտագործելով այս ռեակցիաների հավասարումները՝ հնարավոր է ստանալ տվյալ ռեակցիայի հավասարումը, եթե օժանդակ հավասարումը 1) բազմապատկվի երկուով, իսկ ստացված արդյունքից հանվի 2) հավասարումը։ Հետևաբար, տվյալ ռեակցիայի անհայտ ջերմությունը հավասար է.

Δ H = 2Δ Հ 1 -Δ H 2 = 2 (-393,51) - (-220,1) = -566,92 կՋ:

Եթե ​​ջերմաքիմիական հաշվարկում օգտագործվում է Հեսսի օրենքի հետևանք, ապա aA + bB = cC + dD հավասարումով արտահայտված ռեակցիայի համար օգտագործեք հետևյալ հարաբերությունը.

ΔН = (сΔHobr, s + dΔHobr D) - (aΔHobr A + bΔH նմուշ, գ) (2.2)

որտեղ ΔН ռեակցիայի ջերմությունն է. ΔH o br - ջերմացնում է (էնթալպիա) առաջացումը, համապատասխանաբար, ռեակցիայի C և D արտադրանքների և A և B ռեակտիվների. с, d, a, b - ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ.

Միացության առաջացման ջերմությունը (էնթալպիան) ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունն է, որի ժամանակ այս միացությունից առաջանում է 1 մոլ. պարզ նյութերթերմոդինամիկորեն կայուն փուլերում և փոփոխություններում 1 *: օրինակ , Գոլորշի վիճակում ջրի առաջացման ջերմությունը հավասար է ռեակցիայի ջերմության կեսին, որն արտահայտվում է հավասարմամբ՝ 2H 2 (g)+ O 2 (գ)= 2H 2 O (d).Ձևավորման ջերմության չափը կՋ / մոլ է:

Վ ջերմաքիմիական հաշվարկներռեակցիաների ջերմությունները, որպես կանոն, որոշվում են ստանդարտ պայմանների համար, որոնց համար (2.2) բանաձևն ընդունում է ձևը.

ΔН ° 298 = (сДН ° 298, նմուշ, С + dΔH ° 298, o 6 p, D) - (аДН ° 298, նմուշ A + bΔН ° 298, նմուշ, գ)(2.3)

որտեղ ΔН ° 298-ը կՋ-ով ռեակցիայի ստանդարտ ջերմությունն է (ստանդարտ արժեքը նշվում է «0» վերնագրով) 298K ջերմաստիճանում, իսկ ΔН ° 298, obR-ը ձևավորման ստանդարտ ջերմություններն են (էնթալպիաներ) նաև ջերմաստիճանում։ 298 հազարից ΔН ° 298 .obR.սահմանված են բոլոր կապերի համար և աղյուսակային տվյալներ են: 2 * - տես հավելվածի աղյուսակը:

Օրինակ 2.2. Ստանդարտ ջերմության հաշվարկ pե բաժնետոմսերն արտահայտված հավասարմամբ.

4NH 3 (r) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (գ):

Համաձայն Հեսսի օրենքի հետևության, մենք գրում ենք 3 *:

Δ H 0 298 = (4Δ Հ 0 298. ո բ էջ. Ոչ + 6ΔH 0 298. մահճակալ H20) - 4ΔH 0 298 առ. ՆՀ ս. Փոխարինելով հավասարման մեջ ներկայացված միացությունների ձևավորման ստանդարտ ջերմությունների աղյուսակային արժեքները՝ ստանում ենք.Δ Ն ° 298= (4 (90.37) + 6 (-241.84)) - 4 (-46.19) = - 904.8 կՋ.

Բացասական նշանռեակցիայի ջերմությունը ցույց է տալիս գործընթացի էկզոթերմիկությունը:

Ջերմաքիմիայում ջերմային ազդեցությունները սովորաբար նշվում են ռեակցիայի հավասարումների մեջ։ Այդպիսին Նշված ջերմային ազդեցությամբ հավասարումները կոչվում են ջերմաքիմիական:Օրինակ, 2.2 օրինակում դիտարկված ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը գրված է.

4NH 3 (գ) + 50 2 (գ) = 4NO (գ) + 6H 2 0 (գ);Δ N ° 29 8 = - 904,8 կՋ:

Եթե ​​պայմանները տարբերվում են ստանդարտներից, ապա գործնական ջերմաքիմիական հաշվարկներում դա թույլ է տալիս Սիաօգտագործելով մոտարկում՝ Δ H ≈Δ N ° 298 (2.4)Արտահայտությունը (2.4) արտացոլում է ռեակցիայի ջերմության թույլ կախվածությունը դրա առաջացման պայմաններից։

Ցանկացած քիմիական ռեակցիա ուղեկցվում է ջերմության տեսքով էներգիայի արտազատմամբ կամ կլանմամբ։

Ջերմության արտանետման կամ կլանման հիման վրա առանձնացնում են էկզոտերմիկև էնդոթերմիկռեակցիաներ.

Էկզոտերմիկռեակցիաները ռեակցիաներ են, որոնց ժամանակ ջերմություն է արտանետվում (+ Q):

Էնդոթերմիկ ռեակցիաներն այն ռեակցիաներն են, որոնց ընթացքում ջերմությունը կլանվում է (-Q):

Ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն (Ք) ջերմության քանակն է, որն ազատվում կամ կլանվում է սկզբնական ռեակտիվների որոշակի քանակի փոխազդեցության ժամանակ։

Ջերմաքիմիական հավասարումը այն հավասարումն է, որում նշվում է քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը։ Այսպիսով, օրինակ, հավասարումները ջերմաքիմիական են.

Հարկ է նաև նշել, որ ջերմաքիմիական հավասարումները ք պարտադիրպետք է ներառի տեղեկատվություն ռեակտիվների և արտադրանքների ագրեգացման վիճակի մասին, քանի որ ջերմային ազդեցության արժեքը կախված է դրանից:

Ռեակցիայի ջերմային ազդեցության հաշվարկներ

Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը գտնելու բնորոշ խնդրի օրինակ.

Երբ 45 գ գլյուկոզան փոխազդում է թթվածնի ավելցուկի հետ՝ համաձայն հավասարման.

C 6 H 12 O 6 (հեռուստացույց.) + 6O 2 (գ) = 6CO 2 (գ) + 6H 2 O (գ) + Q

թողարկվել է 700 կՋ ջերմություն: Որոշեք ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը: (Թիվը գրեք մինչև ամբողջ ամբողջ թվերը):

Լուծում:

Հաշվարկենք գլյուկոզայի նյութի քանակը.

n (C 6 H 12 O 6) = m (C 6 H 12 O 6) / M (C 6 H 12 O 6) = 45 գ / 180 գ / մոլ = 0.25 մոլ

Նրանք. երբ 0,25 մոլ գլյուկոզա փոխազդում է թթվածնի հետ, անջատվում է 700 կՋ ջերմություն։ Վիճակում ներկայացված թերմոյից քիմիական հավասարումհետևում է, որ երբ 1 մոլ գլյուկոզա փոխազդում է թթվածնի հետ, առաջանում է ջերմության քանակություն, որը հավասար է Q-ին (ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն)։ Այնուհետև ճիշտ է հետևյալ համամասնությունը.

0,25 մոլ գլյուկոզա - 700 կՋ

1 մոլ գլյուկոզա - Ք

Այս համամասնությունից հետևում է համապատասխան հավասարումը.

0,25 / 1 = 700 / Ք

Լուծելով որը, մենք գտնում ենք, որ.

Այսպիսով, ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կազմում է 2800 կՋ։

Հաշվարկներ ջերմաքիմիական հավասարումներով

Շատ ավելի հաճախ ներս քննության առաջադրանքներըջերմաքիմիայից արդեն հայտնի է ջերմային էֆեկտի արժեքը, քանի որ պայմանը տալիս է ամբողջական ջերմաքիմիական հավասարում:

Այս դեպքում պահանջվում է հաշվարկել կա՛մ արձակված/ներծծվող ջերմության քանակությունը ռեագենտի կամ արտադրանքի հայտնի քանակով, կա՛մ, ընդհակառակը, ըստ. հայտնի արժեքջերմություն, պահանջվում է որոշելու ռեակցիայի ցանկացած մասնակցի նյութի զանգվածը, ծավալը կամ քանակությունը։

Օրինակ 1

Ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարման համաձայն

3Fe 3 O 4 (TV) + 8Al (TV) = 9Fe (TV) + 4Al 2 O 3 (TV) + 3330 կՋ

առաջացել է 68 գ ալյումինի օքսիդ։ Որքա՞ն ջերմություն է արձակվել այս ընթացքում: (Թիվը գրեք մինչև ամբողջ ամբողջ թվերը):

Լուծում

Հաշվարկենք ալյումինի օքսիդ նյութի քանակը.

n (Al 2 O 3) = m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) = 68 գ / 102 գ / մոլ = 0,667 մոլ

Ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարման համաձայն՝ 4 մոլ ալյումինի օքսիդի առաջացման ժամանակ անջատվում է 3330 կՋ։ Մեր դեպքում առաջանում է 0,6667 մոլ ալյումինի օքսիդ։ Նշելով այս դեպքում արտանետվող ջերմության քանակը՝ x կՋ-ի միջոցով կկազմենք համամասնությունը.

4 մոլ Al 2 O 3 - 3330 կՋ

0,667 մոլ Al 2 O 3 - x կՋ

Այս համամասնությունը համապատասխանում է հավասարմանը.

4 / 0,6667 = 3330 / x

Լուծելով որը՝ գտնում ենք, որ x = 555 կՋ

Նրանք. ջերմաքիմիական հավասարման համաձայն 68 գ ալյումինի օքսիդի առաջացմամբ պայմանով արտանետվում է 555 կՋ ջերմություն.

Օրինակ 2

ռեակցիայի արդյունքում, որի ջերմաքիմիական հավասարումը

4FeS 2 (s) + 11O 2 (g) = 8SO 2 (g) + 2Fe 2 O 3 (s) + 3310 կՋ

թողարկվել է 1655 կՋ ջերմություն։ Որոշեք առաջացած ծծմբի երկօքսիդի ծավալը (l) (n.o.): (Թիվը գրեք մինչև ամբողջ ամբողջ թվերը):

Լուծում

Ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարման համաձայն՝ 8 մոլ SO 2-ի առաջացումից ազատվում է 3310 կՋ ջերմություն։ Մեր դեպքում արտանետվել է 1655 կՋ ջերմություն։ Թող այս դեպքում գոյացած SO 2 նյութի քանակը հավասար լինի x մոլի։ Այդ դեպքում արդարացի է հետևյալ համամասնությունը.

8 մոլ SO 2 - 3310 կՋ

x mol SO 2 - 1655 կՋ

Որից հետևում է հավասարումը.

8 / x = 3310/1655

Լուծելով որը, մենք գտնում ենք, որ.

Այսպիսով, այս դեպքում առաջացած SO 2 նյութի քանակը կազմում է 4 մոլ։ Այսպիսով, դրա ծավալը հավասար է.

V (SO 2) = V m ∙ n (SO 2) = 22,4 լ / մոլ ∙ 4 մոլ = 89,6 լ ≈ 90 լ(կլորացրեք մինչև ամբողջ թվերը, քանի որ դա պահանջվում է պայմանում):

Քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցության վերաբերյալ ավելի մանրամասն խնդիրներ կարելի է գտնել:

Ջերմաքիմիան ուսումնասիրում է քիմիական ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունները։ Շատ դեպքերում այդ ռեակցիաները տեղի են ունենում մշտական ​​ծավալով կամ մշտական ​​ճնշման տակ: Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքից հետևում է, որ այս պայմաններում ջերմությունը վիճակի ֆունկցիա է։ Հաստատուն ծավալով ջերմությունը հավասար է ներքին էներգիայի փոփոխությանը.

իսկ մշտական ​​ճնշման դեպքում՝ էթալպիայի փոփոխություն.

Քիմիական ռեակցիաների նկատմամբ կիրառվող այս հավասարությունները կազմում են դրա էությունը Հեսսի օրենքը:

Քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը, որն ընթանում է մշտական ​​ճնշման կամ մշտական ​​ծավալով, կախված չէ ռեակցիայի ուղուց, այլ որոշվում է միայն ռեակտիվների և ռեակցիայի արտադրանքների վիճակով:

Այլ կերպ ասած, քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հավասար է վիճակի ֆունկցիայի փոփոխությանը:
Ջերմաքիմիայում, ի տարբերություն թերմոդինամիկայի այլ կիրառությունների, ջերմությունը համարվում է դրական, եթե այն ազատվում է միջավայրը, այսինքն. եթե Հ < 0 или U < 0. Под тепловым эффектом химической реакции понимают значение Հ(որը պարզապես կոչվում է «ռեակցիայի էնթալպիա») կամ Uռեակցիաներ.

Եթե ​​ռեակցիան ընթանում է լուծույթով կամ պինդ փուլում, որտեղ ծավալի փոփոխությունն աննշան է, ապա

Հ = U + (pV) U. (3.3)

Եթե ​​ռեակցիայի մեջ ներգրավված են իդեալական գազեր, ապա հաստատուն ջերմաստիճանում

Հ = U + (pV) = U+ n. RT, (3.4)

որտեղ n-ը ռեակցիայի մեջ գազերի մոլերի քանակի փոփոխությունն է:

Տարբեր ռեակցիաների էթալպիաների համեմատությունը հեշտացնելու համար օգտագործվում է «ստանդարտ վիճակ» տերմինը։ Ստանդարտ վիճակը մաքուր նյութի վիճակն է 1 բար (= 10 5 Պա) ճնշման և տվյալ ջերմաստիճանի դեպքում։. Գազերի համար սա հիպոթետիկ վիճակ է 1 բար ճնշման դեպքում, որն ունի անսահման հազվագյուտ գազի հատկություններ։ Նյութերի միջև ռեակցիայի էնթալպիա ստանդարտ վիճակներում ջերմաստիճանում Տ, նշանակել ( rնշանակում է «արձագանք»): Ջերմաքիմիական հավասարումների մեջ նշվում են ոչ միայն նյութերի բանաձևերը, այլև դրանց ագրեգատային վիճակները կամ բյուրեղային փոփոխությունները։

Հեսսի օրենքից բխում են կարևոր հետևանքներ, որոնք հնարավորություն են տալիս հաշվարկել քիմիական ռեակցիաների էթալպիան։

Եզրակացություն 1.

հավասար է ռեակցիայի արտադրանքի և ռեակտիվների ձևավորման ստանդարտ էթալպիաների տարբերությանը (հաշվի առնելով ստոյխիոմետրիկ գործակիցները).

Նյութի առաջացման ստանդարտ էթալպիա (ջերմություն): (զնշանակում է «ձևավորում») տվյալ ջերմաստիճանում կոչվում է այս նյութի մեկ մոլի առաջացման ռեակցիայի էնթալպիա. տարրերիցորոնք գտնվում են ամենակայուն ստանդարտ վիճակում։ Այս սահմանման համաձայն՝ ստանդարտ վիճակում ամենակայուն պարզ նյութերի առաջացման էթալպիան ցանկացած ջերմաստիճանում 0 է։ 298 Կ ջերմաստիճանում նյութերի առաջացման ստանդարտ էթալպիաները տրված են տեղեկատու գրքերում:

«Գոյացման էնթալպիա» հասկացությունը կիրառվում է ոչ միայն սովորական նյութերի, այլև լուծույթում իոնների համար։ Այս դեպքում որպես հղման կետ վերցվում է H + իոնը, որի համար ջրային լուծույթում առաջացման ստանդարտ էթալպիան ենթադրվում է զրո.

Եզրակացություն 2. Քիմիական ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիա

հավասար է ռեակտիվների և ռեակցիայի արտադրանքի այրման էթալպիաների տարբերությանը (հաշվի առնելով ստոյխիոմետրիկ գործակիցները).

(գնշանակում է «այրում»): Նյութի այրման ստանդարտ էթալպիա (ջերմություն) կոչվում է նյութի մեկ մոլի ամբողջական օքսիդացման ռեակցիայի էթալպիա։ Այս հետևանքը սովորաբար օգտագործվում է օրգանական ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունները հաշվարկելու համար:

Եզրակացություն 3. Քիմիական ռեակցիայի էթալպիան հավասար է կոտրված և ձևավորված քիմիական կապերի էներգիաների տարբերությանը։

Հաղորդակցության էներգիայով A-B-ն այն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է կապը կոտրելու և ստացված մասնիկները անսահման հեռավորության վրա բաժանելու համար.

AB (g) A (g) + B (g).

Կապի էներգիան միշտ դրական է:

Տեղեկատվական գրքերի ջերմաքիմիական տվյալների մեծ մասը տրված է 298 Կ ջերմաստիճանում: Այլ ջերմաստիճաններում ջերմային ազդեցությունները հաշվարկելու համար օգտագործեք Կիրխհոֆի հավասարումը:

(դիֆերենցիալ ձև) (3.7)

(ինտեգրալ ձև) (3.8)

որտեղ C p- ռեակցիայի արտադրանքի և սկզբնական նյութերի իզոբարային ջերմային հզորությունների տարբերությունը. Եթե ​​տարբերությունը Տ 2 - Տ 1-ը փոքր է, ապա կարող եք վերցնել C p= կոնստ. ժամը մեծ տարբերությունջերմաստիճանը անհրաժեշտ է օգտագործել ջերմաստիճանի կախվածությունը C p(Տ) տիպ:

որտեղ գործակիցները ա, բ, գև այլն: առանձին նյութերի համար դրանք վերցված են տեղեկատու գրքից, իսկ նշանը ցույց է տալիս արտադրանքի և ռեակտիվների տարբերությունը (հաշվի առնելով գործակիցները):

ՕՐԻՆՆԵՐ

Օրինակ 3-1.Հեղուկ և գազային ջրի առաջացման ստանդարտ էթալպիաները 298 Կ-ում համապատասխանաբար -285,8 և -241,8 կՋ/մոլ են: Հաշվեք ջրի գոլորշիացման էթալպիան այս ջերմաստիճանում:

Լուծում... Ձևավորման էթալպիաները համապատասխանում են հետևյալ ռեակցիաներին.

H 2 (գ) + ЅO 2 (գ) = H 2 O (գ), Հ 1 0 = -285.8;

H 2 (գ) + ЅO 2 (գ) = H 2 O (գ), Հ 2 0 = -241.8.

Երկրորդ ռեակցիան կարող է իրականացվել երկու փուլով. նախ՝ ջրածինը այրվում է՝ ըստ առաջին ռեակցիայի հեղուկ ջուր առաջացնելու, այնուհետև ջուրը գոլորշիացվում է.

H 2 O (գ) = H 2 O (գ), Հ 0 isp =?

Այնուհետև Հեսսի օրենքի համաձայն.

Հ 1 0 + Հ 0 isp = Հ 2 0 ,

որտեղ Հ 0 isp = -241,8 - (-285,8) = 44,0 կՋ / մոլ:

Պատասխանել. 44.0 կՋ / մոլ.

Օրինակ 3-2.Հաշվեք ռեակցիայի էթալպիան

6C (գ) + 6H (գ) = C 6 H 6 (գ)

ա) ձևավորման էթալպիաներով. բ) կապերի էներգիաներով՝ այն ենթադրությամբ, որ C 6 H 6 մոլեկուլում կրկնակի կապերը ֆիքսված են։

Լուծում... ա) Ձևավորման էթալպիաները (կՋ / մոլով) հայտնաբերված են տեղեկատու գրքում (օրինակ, P.W. Atkins, Physical Chemistry, 5-րդ հրատարակություն, էջ C9-C15). զ Հ 0 (C 6 H 6 (գ)) = 82.93, զ Հ 0 (C (g)) = 716.68, զ Հ 0 (H (g)) = 217,97: Ռեակցիայի էթալպիան հետևյալն է.

r Հ 0 = 82,93 - 6 716,68 - 6 217,97 = -5525 կՋ / մոլ:

բ) Այս ռեակցիայի մեջ քիմիական կապերմի կոտրեք, այլ միայն ձևավորեք: Ֆիքսված կրկնակի կապերի մոտարկման դեպքում C 6 H 6 մոլեկուլը պարունակում է 6 C-H կապ, 3 C-C կապ և 3 C = C կապ: Կապի էներգիաները (կՋ / մոլով) (P.W. Atkins, Physical Chemistry, 5th edition, p. C7): Ե(C- H) = 412, Ե(C-C) = 348, Ե(C = C) = 612. Ռեակցիայի էնթալպիան հետևյալն է.

r Հ 0 = - (6 412 + 3 348 + 3 612) = -5352 կՋ / մոլ.

Տարբերությունը հետ ճշգրիտ արդյունք-5525 կՋ/մոլ պայմանավորված է նրանով, որ բենզոլի մոլեկուլում չկան C-C միայնակ կապեր և C=C կրկնակի կապեր, բայց կան 6 անուշաբույր C C կապեր։

Պատասխանել. ա) -5525 կՋ / մոլ; բ) -5352 կՋ / մոլ.

Օրինակ 3-3.Հաշվեք ռեակցիայի էթալպիան՝ օգտագործելով հղման տվյալները

3Cu (s) + 8HNO 3 (aq) = 3Cu (NO 3) 2 (aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (գ)

Լուծում... Իոնային ռեակցիայի կրճատված հավասարումը հետևյալն է.

3Cu (s) + 8H + (aq) + 2NO 3 - (aq) = 3Cu 2+ (aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l):

Համաձայն Հեսսի օրենքի՝ ռեակցիայի էթալպիան հետևյալն է.

r Հ 0 = 4զ Հ 0 (H 2 O (g)) + 2 զ Հ 0 (NO (g)) + 3 զ Հ 0 (Cu 2+ (aq)) - 2 զ Հ 0 (NO 3 - (aq))

(պղնձի և H + իոնի առաջացման էնթալպիաները, ըստ սահմանման, հավասար են 0-ի): Փոխարինելով ձևավորման էթալպիաների արժեքները (P.W. Atkins, Physical Chemistry, 5-րդ հրատարակություն, էջ C9-C15), մենք գտնում ենք.

r Հ 0 = 4 (-285,8) + 2 90,25 + 3 64,77 - 2 (-205,0) = -358,4 կՋ

(հիմնվելով երեք մոլի պղնձի վրա):

Պատասխանել. -358,4 կՋ.

Օրինակ 3-4.Հաշվեք մեթանի այրման էթալպիան 1000 Կ-ում՝ հաշվի առնելով առաջացման էթալպիաները 298 Կ-ում. զ Հ 0 (CH 4) = -17,9 կկալ / մոլ, զ Հ 0 (CO 2) = -94,1 կկալ / մոլ, զ Հ 0 (H 2 O (գ)) = -57,8 կկալ / մոլ: 298-ից 1000 Կ միջակայքում գազերի ջերմային հզորությունները (կալ/(մոլ. Կ)) հավասար են.

C p (CH 4) = 3,422 + 0,0178: Տ, C p(O 2) = 6,095 + 0,0033: Տ,

C p (CO 2) = 6,396 + 0,0102: Տ, C p(H 2 O (g)) = 7,188 + 0,0024: Տ.

Լուծում... Մեթանի այրման ռեակցիայի էնթալպիա

CH 4 (գ) + 2O 2 (գ) = CO 2 (գ) + 2H 2 O (գ)

298 K-ում հավասար է.

94,1 + 2 (-57,8) - (-17,9) = -191,8 կկալ / մոլ:

Գտնենք ջերմային հզորությունների տարբերությունը՝ կախված ջերմաստիճանից.

C p = C p(CO 2) + 2 C p(H 2 O (g)) - C p(CH 4) - 2 C p(O 2) =
= 5.16 - 0.0094Տ(կալ / (մոլ. Կ)):

Ռեակցիայի էթալպիան 1000 Կ-ում հաշվարկվում է Կիրխհոֆի հավասարման միջոցով.

= + = -191800 + 5.16
(1000-298) - 0,0094 (1000 2 -298 2) / 2 = -192500 կալ / մոլ:

Պատասխանել. -192,5 կկալ / մոլ:

ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ

3-1. Որքա՞ն ջերմություն է պահանջվում 500 գ Al փոխանցելու համար (mp 658 о С, Հ 0 pl = 92,4 կալ / գ) վերցված է սենյակային ջերմաստիճան, հալած վիճակում, եթե C p(Al tv) = 0,183 + 1,096 10 -4 Տկալ / (գ K)?

3-2. CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) ռեակցիայի ստանդարտ էթալպիան, որն ընթանում է բաց անոթում 1000 Կ ջերմաստիճանում, 169 կՋ/մոլ է: Որքա՞ն է այս ռեակցիայի ջերմությունը, որն ընթանում է նույն ջերմաստիճանում, բայց փակ անոթում:

3-3. Հաշվե՛ք հեղուկ բենզոլի առաջացման ստանդարտ ներքին էներգիան 298 Կ-ում, եթե ստանդարտ էթալպիադրա ձևավորումը 49,0 կՋ/մոլ է։

3-4. Հաշվել N 2 O 5 (գ) առաջացման էթալպիան ժամը Տ= 298 K՝ հիմնվելով հետևյալ տվյալների վրա.

2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (գ), Հ 1 0 = -114,2 կՋ / մոլ,

4NO 2 (գ) + O 2 (գ) = 2N 2 O 5 (գ), Հ 2 0 = -110,2 կՋ / մոլ,

N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g), Հ 3 0 = 182,6 կՋ / մոլ:

3-5. Գլյուկոզայի, ֆրուկտոզայի և սախարոզայի այրման էթալպիաները 25°C-ում հավասար են -2802,
-2810 և -5644 կՋ / մոլ համապատասխանաբար: Հաշվեք սախարոզայի հիդրոլիզի ջերմությունը:

3-6. Որոշեք դիբորանի B 2 H 6 (գ) առաջացման էթալպիան Տ= 298 K հետևյալ տվյալներից.

B 2 H 6 (g) + 3O 2 (g) = B 2 O 3 (TV) + 3H 2 O (գ), Հ 1 0 = -2035,6 կՋ / մոլ,

2B (TV) + 3/2 O 2 (g) = B 2 O 3 (TV), Հ 2 0 = -1273,5 կՋ / մոլ,

H 2 (գ) + 1/2 O 2 (գ) = H 2 O (գ), Հ 3 0 = -241,8 կՋ / մոլ:

3-7. Հաշվեք պարզ նյութերից ցինկի սուլֆատի առաջացման ջերմությունը Տ= 298 K՝ հետևյալ տվյալների հիման վրա.

Զորավարժություններ 81.
Հաշվեք ջերմության քանակությունը, որը կթողարկվի Fe-ի կրճատման ժամանակ 2 O 3 մետաղական ալյումին, եթե ստացվել է 335,1 գ երկաթ։ Պատասխան՝ 2543,1 կՋ։
Լուծում:
Ռեակցիայի հավասարումը.

= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669.8 - (- 822.1) = -847.7 կՋ

335,1 գ երկաթ ստանալուց հետո արտանետվող ջերմության քանակի հաշվարկն իրականացվում է համամասնությունից.

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 կՋ,

որտեղ 55,85-ը երկաթի ատոմային զանգվածն է:

Պատասխան. 2543,1 կՋ.

Ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն

Առաջադրանք 82.
Գազային էթանոլ C2H5OH կարելի է ստանալ էթիլենի C 2 H 4 (գ) և ջրի գոլորշու փոխազդեցությամբ։ Գրե՛ք այս ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը` նախապես հաշվարկելով դրա ջերմային ազդեցությունը: Պատասխան՝ -45,76 կՋ։
Լուծում:
Ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C2 H 5 OH (g); =?

Նյութերի ձևավորման ստանդարտ ջերմությունների արժեքները տրված են հատուկ աղյուսակներում: Հաշվի առնելով, որ պարզ նյութերի առաջացման ջերմությունները պայմանականորեն հավասար են զրոյի։ Մենք հաշվարկում ենք ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը, օգտագործելով Հեսսի օրենքի հետևանքը, ստանում ենք.

= (C 2 H 5 OH) - [(C 2 H 4) + (H 2 O)] =
= -235,1 - [(52,28) + (-241,83)] = - 45,76 կՋ

Ռեակցիայի հավասարումներ, որոնցում խորհրդանիշների մասին քիմիական միացություններնշված են դրանց ագրեգացման կամ բյուրեղային փոփոխության վիճակները, ինչպես նաև թվային արժեքջերմային ազդեցությունները կոչվում են ջերմաքիմիական: Ջերմաքիմիական հավասարումներում, եթե այլ բան նախատեսված չէ, ջերմային էֆեկտների արժեքները մշտական ​​ճնշման Q p-ում նշված են համակարգի էթալպիայի փոփոխությանը հավասար: Արժեքը սովորաբար տրվում է հավասարման աջ կողմում՝ բաժանված ստորակետով կամ ստորակետով: Ընդունվել են նյութի ագրեգատային վիճակի հետևյալ հապավումները. Գ- գազային, զ- հեղուկ, Դեպի

Եթե ​​ռեակցիայի արդյունքում ջերմություն է արտազատվում, ապա< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g); = - 45,76 կՋ.

Պատասխան.- 45,76 կՋ.

Առաջադրանք 83.
Հաշվեք երկաթի (II) օքսիդի ջրածնով վերացման ջերմային ազդեցությունը՝ հիմնվելով հետևյալ ջերմաքիմիական հավասարումների վրա.

ա) EeO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); = -13,18 կՋ;
բ) CO (g) + 1 / 2O 2 (g) = CO 2 (գ); = -283,0 կՋ;
գ) H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 կՋ։
Պատասխան՝ +27,99 կՋ։

Լուծում:
Երկաթի (II) օքսիդի ջրածնի հետ վերացման ռեակցիայի հավասարումն ունի հետևյալ ձևը.

EeO (k) + H 2 (g) = Fe (k) + H 2 O (g); =?

= (H2O) - [(FeO)

Ջրի առաջացման ջերմությունը որոշվում է հավասարմամբ

H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 կՋ,

իսկ երկաթի (II) օքսիդի առաջացման ջերմությունը կարելի է հաշվարկել (a) հավասարումը (b) հավասարումից հանելով։

= (գ) - (բ) - (ա) = -241,83 - [-283, o - (-13,18)] = +27,99 կՋ:

Պատասխան.+27,99 կՋ.

Առաջադրանք 84.
Երբ գազային ջրածնի սուլֆիդը և ածխածնի երկօքսիդը փոխազդում են, առաջանում են ջրային գոլորշի և ածխածնի դիսուլֆիդ CS 2 (գ): Գրե՛ք այս ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը, նախ հաշվարկե՛ք դրա ջերմային ազդեցությունը։ Պատասխան՝ +65,43 կՋ։
Լուծում:
Գ- գազային, զ- հեղուկ, Դեպի- բյուրեղային: Այս նշանները բաց են թողնվում, եթե ակնհայտ է նյութերի ագրեգացման վիճակը, օրինակ՝ О 2, Н 2 և այլն։
Ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (գ); =?

Նյութերի ձևավորման ստանդարտ ջերմությունների արժեքները տրված են հատուկ աղյուսակներում: Հաշվի առնելով, որ պարզ նյութերի առաջացման ջերմությունները պայմանականորեն հավասար են զրոյի։ Ռեակցիայի ջերմությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Հեսսի օրենքի հետևանքը.

= (H 2 O) + (CS 2) - [(H 2 S) + (CO 2)];
= 2 (-241,83) + 115,28 - = +65,43 կՋ:

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (գ); = +65,43 կՋ։

Պատասխան.+65,43 կՋ.

Ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը

Առաջադրանք 85.
Գրե՛ք CO (g) և ջրածնի ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը, որի արդյունքում առաջանում են CH 4 (g) և H 2 O (g): Որքա՞ն ջերմություն կարձակվի այս ռեակցիայի ժամանակ, եթե նորմալ պայմաններում ստացվի 67,2 լիտր մեթան։ Պատասխան՝ 618,48 կՋ։
Լուծում:
Այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնցում դրանց ագրեգատային վիճակները կամ բյուրեղային մոդիֆիկացիան նշված են քիմիական միացությունների նշանների մոտ, ինչպես նաև ջերմային ազդեցությունների թվային արժեքը, կոչվում են ջերմաքիմիական։ Ջերմաքիմիական հավասարումներում, եթե այլ բան նախատեսված չէ, ջերմային էֆեկտների արժեքները մշտական ​​ճնշման Q p-ում նշված են համակարգի էթալպիայի փոփոխությանը հավասար: Արժեքը սովորաբար տրվում է հավասարման աջ կողմում՝ բաժանված ստորակետով կամ ստորակետով: Ընդունվել են նյութի ագրեգատային վիճակի հետևյալ հապավումները. Գ- գազային, զ- ինչ - որ բան, Դեպի- բյուրեղային: Այս նշանները բաց են թողնվում, եթե ակնհայտ է նյութերի ագրեգացման վիճակը, օրինակ՝ О 2, Н 2 և այլն։
Ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

CO (g) + 3H 2 (g) = CH 4 (g) + H 2 O (g); =?

Նյութերի ձևավորման ստանդարտ ջերմությունների արժեքները տրված են հատուկ աղյուսակներում: Հաշվի առնելով, որ պարզ նյութերի առաջացման ջերմությունները պայմանականորեն հավասար են զրոյի։ Ռեակցիայի ջերմությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Հեսսի օրենքի հետևանքը.

= (H 2 O) + (CH 4) - (CO)];
= (-241,83) + (-74,84) - (-110,52) = -206,16 կՋ:

Ջերմաքիմիական հավասարումը կունենա հետևյալ ձևը.

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x = 67,2 (-206,16) / 22 × 4 = -618,48 կՋ; Q = 618,48 կՋ:

Պատասխան. 618,48 կՋ.

Կրթության ջերմությունը

Առաջադրանք 86.
Որի ջերմային ազդեցությունը հավասար է առաջացման ջերմությանը: Հաշվե՛ք NO-ի առաջացման ջերմությունը՝ օգտագործելով հետևյալ ջերմաքիմիական հավասարումները.
ա) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (g); = -1168,80 կՋ;
բ) 4NH 3 (d) + 3O 2 (d) = 2N 2 (d) + 6H 2 O (g); = -1530,28 կՋ
Պատասխան՝ 90,37 կՋ։
Լուծում:
Ձևավորման ստանդարտ ջերմությունը հավասար է ստանդարտ պայմաններում պարզ նյութերից այս նյութի 1 մոլի առաջացման ռեակցիայի ջերմությանը (T = 298 K; p = 1,0325,105 Պա): Պարզ նյութերից NO-ի առաջացումը կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպ.

1 / 2N 2 + 1 / 2O 2 = NO

Տրված է ռեակցիան (ա), որի ժամանակ առաջանում է 4 մոլ NO, և տրված ռեակցիան (բ), որի ժամանակ առաջանում է 2 մոլ N2։ Թթվածինը ներգրավված է երկու ռեակցիաներում: Հետևաբար, NO-ի ձևավորման ստանդարտ ջերմությունը որոշելու համար մենք կազմում ենք հետևյալ Հեսսի ցիկլը, այսինքն՝ մենք պետք է հանենք (ա) հավասարումը (b) հավասարումից.

Այսպիսով, 1 / 2N 2 + 1 / 2O 2 = NO; = +90,37 կՋ։

Պատասխան. 618,48 կՋ.

Առաջադրանք 87.
Բյուրեղային ամոնիումի քլորիդը ձևավորվում է գազային ամոնիակի և ջրածնի քլորիդի փոխազդեցությունից: Գրե՛ք այս ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը` նախապես հաշվարկելով դրա ջերմային ազդեցությունը: Որքա՞ն ջերմություն կարձակվի, եթե նորմալ պայմաններում 10 լիտր ամոնիակ սպառվի։ Պատասխան՝ 78,97 կՋ։
Լուծում:
Այն ռեակցիաների հավասարումները, որոնցում դրանց ագրեգատային վիճակները կամ բյուրեղային մոդիֆիկացիան նշված են քիմիական միացությունների նշանների մոտ, ինչպես նաև ջերմային ազդեցությունների թվային արժեքը, կոչվում են ջերմաքիմիական։ Ջերմաքիմիական հավասարումներում, եթե այլ բան նախատեսված չէ, ջերմային էֆեկտների արժեքները մշտական ​​ճնշման Q p-ում նշված են համակարգի էթալպիայի փոփոխությանը հավասար: Արժեքը սովորաբար տրվում է հավասարման աջ կողմում՝ բաժանված ստորակետով կամ ստորակետով: Ընդունվում են հետևյալը. Դեպի- բյուրեղային: Այս նշանները բաց են թողնվում, եթե ակնհայտ է նյութերի ագրեգացման վիճակը, օրինակ՝ О 2, Н 2 և այլն։
Ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

NH 3 (g) + НCl (g) = NH 4 Cl (q): ; =?

Նյութերի ձևավորման ստանդարտ ջերմությունների արժեքները տրված են հատուկ աղյուսակներում: Հաշվի առնելով, որ պարզ նյութերի առաջացման ջերմությունները պայմանականորեն հավասար են զրոյի։ Ռեակցիայի ջերմությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Հեսսի օրենքի հետևանքը.

= (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315,39 - [-46,19 + (-92,31) = -176,85 կՋ։

Ջերմաքիմիական հավասարումը կունենա հետևյալ ձևը.

Այս ռեակցիայի արդյունքում 10 լիտր ամոնիակի ռեակցիայի ընթացքում արտանետվող ջերմությունը որոշվում է համամասնությունից.

22,4 : -176,85 = 10 : X; x = 10 (-176,85) / 22,4 = -78,97 կՋ; Q = 78,97 կՋ:

Պատասխան. 78,97 կՋ.

այսուհետ՝ ցուցանիշները եսվերաբերում են մեկնարկային նյութերին կամ ռեակտիվներին և ինդեքսներին ժ- վերջնական նյութերին կամ ռեակցիայի արտադրանքներին. և - ստոյխիոմետրիկ գործակիցները ռեակցիայի հավասարման մեջ համապատասխանաբար ելանյութերի և ռեակցիայի արտադրանքների համար:

Օրինակ:Հաշվարկենք մեթանոլի սինթեզի ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը ստանդարտ պայմաններում:

Լուծում:Հաշվարկների համար մենք կօգտագործենք ռեակցիային մասնակցող նյութերի ձևավորման ստանդարտ ջերմությունների վերաբերյալ տեղեկանքային տվյալները (տե՛ս Աղյուսակ 44-ը, էջ 72-ի տեղեկատու գրքում):

Մեթանոլի սինթեզի ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը ստանդարտ պայմաններում՝ համաձայն Հեսսի օրենքի առաջին հետևանքի (հավասարում 1.15) հավասար է.

Քիմիական ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունները հաշվարկելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ ջերմային ազդեցությունը կախված է ռեակտիվների ագրեգացման վիճակից և ռեակցիայի քիմիական հավասարման գրանցման տեսակից.

Համաձայն Հեսսի օրենքի երկրորդ հետևության՝ ջերմային ազդեցությունը կարող է հաշվարկվել՝ օգտագործելով այրման ջերմությունները. Δ գ Հ, որպես սկզբնական նյութերի և ռեակցիայի արտադրանքների այրման ջերմությունների գումարների տարբերություն (հաշվի առնելով ստոյխիոմետրիկ գործակիցները).

որտեղ Դ r C p- բնութագրում է քիմիական ռեակցիայի արդյունքում համակարգի իզոբարային ջերմունակության փոփոխությունը և կոչվում է ռեակցիայի ջերմային ազդեցության ջերմաստիճանային գործակից։

Կիրխհոֆի դիֆերենցիալ հավասարումից հետևում է, որ ջերմային ազդեցության կախվածությունը ջերմաստիճանից որոշվում է Δ նշանով. r C p, այսինքն. կախված է նրանից, թե որն է ավելի մեծ՝ սկզբնական նյութերի ընդհանուր ջերմային հզորությունը, թե ռեակցիայի արտադրանքի ընդհանուր ջերմային հզորությունը։ Եկեք վերլուծենք դիֆերենցիալ հավասարումԿիրխհոֆ.

1. Եթե ջերմաստիճանի գործակիցը Δ r C p> 0, ապա ածանցյալը > 0 և ֆունկցիան աճող։ Հետևաբար, ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

2. Եթե ջերմաստիճանի գործակիցը Δ r C p< 0, то производная < 0 и функция նվազում է։ Հետեւաբար, ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ։

3. Եթե ջերմաստիճանի գործակիցը Δ r C p= 0, ապա ածանցյալը = 0 և ... Հետևաբար, ռեակցիայի ջերմությունը անկախ է ջերմաստիճանից։ Այս դեպքը գործնականում չի լինում։

Դիֆերենցիալ հավասարումները հարմար են վերլուծության համար, բայց անհարմար են հաշվարկների համար։ Քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հաշվարկելու համար հավասարում ստանալու համար մենք ինտեգրում ենք Կիրխհոֆի դիֆերենցիալ հավասարումը` բաժանելով փոփոխականները.

Նյութերի ջերմային հզորությունները կախված են ջերմաստիճանից, հետևաբար. ... Այնուամենայնիվ, քիմիական ճարտարագիտության գործընթացներում սովորաբար օգտագործվող ջերմաստիճանների միջակայքում այս կախվածությունը էական չէ: Գործնական նպատակներով նրանք օգտագործում են նյութերի միջին ջերմային հզորությունները 298 Կ-ից մինչև տվյալ ջերմաստիճանի միջակայքում։ , որոնք տրված են տեղեկատու գրքերում։ Ջերմային ազդեցության ջերմաստիճանի գործակիցը, որը հաշվարկվում է միջին ջերմային հզորությունների միջոցով.

Օրինակ:Հաշվարկենք մեթանոլի սինթեզի ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը 1000 Կ ջերմաստիճանի և ստանդարտ ճնշման դեպքում։

Լուծում:Հաշվարկների համար մենք կօգտագործենք տեղեկատու տվյալներ ռեակցիային մասնակցող նյութերի միջին ջերմային հզորությունների վերաբերյալ 298 K-ից մինչև 1000 K ջերմաստիճանի միջակայքում (տես աղյուսակ 40-ը տեղեկատուի 56-րդ էջում).

Համակարգի միջին ջերմային հզորության փոփոխությունը քիմիական ռեակցիայի արդյունքում.

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը

Մեկը կրիտիկական առաջադրանքներՔիմիական թերմոդինամիկան դիտարկվող ուղղությամբ քիմիական ռեակցիայի ինքնաբուխ առաջացման հիմնարար հնարավորության (կամ անհնարինության) պարզաբանումն է։ Այն դեպքերում, երբ պարզ է դառնում, որ տրված քիմիական փոխազդեցությունկարող է առաջանալ, անհրաժեշտ է որոշել ելանյութերի փոխակերպման աստիճանը և ռեակցիայի արտադրանքի ելքը, այսինքն՝ ռեակցիայի ամբողջականությունը։

Ինքնաբուխ գործընթացի ուղղությունը կարող է որոշվել երկրորդ օրենքի կամ թերմոդինամիկայի սկզբի հիման վրա, որը ձևակերպված է, օրինակ, Կլաուզիուսի պոստուլատի տեսքով.

Ջերմությունն ինքնին չի կարող սառը մարմնից անցնել տաք մարմնին, այսինքն՝ անհնար է նման պրոցեսը, որի միակ արդյունքը կլինի ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնի ջերմության փոխանցումը։

Առաջարկվել են թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի բազմաթիվ ձևակերպումներ։ Թոմսոն - Պլանկի ձևակերպում.

Impossible-ը երկրորդ տեսակի հավերժ շարժման մեքենա է, այսինքն՝ անհնար է այնպիսի պարբերաբար գործող մեքենա, որը հնարավոր կդարձներ աշխատանք ստանալ միայն ջերմության աղբյուրը սառեցնելու միջոցով։

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի մաթեմատիկական ձևակերպումն առաջացել է Ն.Կարնոյի և Ռ.Կլաուզիուսի աշխատություններում ջերմային շարժիչների աշխատանքի վերլուծության ժամանակ։

Կլաուզիուսը ներկայացրեց պետական ​​գործառույթը Ս, կոչվում է էնտրոպիա, որի փոփոխությունը հավասար է ջերմությանը շրջելի գործընթացկապված ջերմաստիճանի հետ

Ցանկացած գործընթացի համար

(1.22)

Ստացված արտահայտությունը թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի մաթեմատիկական արտահայտությունն է։